Als donkere materie in een planeet of ster belandt, zinkt veel ervan naar het midden. Maar als het af en toe terugstuit op gewone materie, kunnen er toch enorme hoeveelheden van dit mysterieuze goedje vlak onder het oppervlak zitten.
Donkere materie kan gevangen raken in massieve hemellichamen en een deel ervan kan zich dichter bij het oppervlak bevinden dan we voorheen dachten. Zo kunnen er op aarde meer dan 10 biljoen donkere materiedeeltjes in elke kubieke centimeter aardkorst zitten, denken natuurkundigen Rebecca Leane van de Stanford-universiteit in Californië en Juri Smirnov van de Universiteit van Liverpool in het Verenigd Koninkrijk.
Donkere materie is een hypothetische vorm van materie die niet zichtbaar is, omdat het geen enkele interactie met licht lijkt te hebben. Maar via de zwaartekracht trekt het wel aan gewone materie. Ook is het mogelijk dat donkere-materiedeeltjes af en toe tegen deeltjes gewone materie botsen.
‘Als we iets buitenaards ontmoeten, dan is het een machine’
Oude sterren en pril leven – dat zijn de onderwerpen waar het hart van sterrenkundige Leen Decin harder van gaat kloppen.
Wolken van donkere materie
Leane en Smirnov hebben berekend hoe deze botsingen donkere materie in hemellichamen zouden verdelen. Ons sterrenstelsel is net als de meeste sterrenstelsels ingebed in wolken van donkere materie. Daardoor stroomt waarschijnlijk bij elke planeet en ster constant donkere materie naar binnen.
Leane en Smirnov ontdekten dat deze donkere materie niet gewoon naar de middelpunten van planeten en sterren zakt, zoals sommige onderzoekers aannamen. ‘Als je een donkere-materiedeeltje bent, word je door de zwaartekracht naar het centrum van de ster of de planeet getrokken. Maar terwijl je naar beneden zakt, bots je met alle materie op weg naar de kern’, zegt Leane. ‘Zelfs als je de donkere materie alle tijd geeft, zal een deel ervan door al die botsingen toch nog bij het oppervlak terechtkomen.’
Oppervlak van de zon
De onderzoekers berekenden dat dit in de zon zou neerkomen op 100 biljoen deeltjes donkere materie per kubieke centimeter van het zonneoppervlak. Misschien zelfs meer – het is afhankelijk van hoe sterk donkere materie een interactie aangaat met gewone materie.
Huidige donkere-materiedetectoren zijn niet gebouwd om naar deze opgesloten donkere materie te zoeken. De verwachting is dat die langzamer beweegt dan donkere materie uit de ruimte, dus minder energie met zich meedraagt, en dus nóg moeilijker te detecteren is.
Toch zou een hoge concentratie vlakbij het aardoppervlak toekomstige experimenten kunnen helpen. ‘Als er een heleboel donkere materie aan het aardoppervlak zit, kan dat het gemakkelijker maken om het te vinden’, zegt Leane.
